CN219654862U - 一种液力强制排采装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液力强制排采装置，包括采气树、油管、套管、液力驱动泵、液压驱动系统和防砂气锚，油管套设于套管内，套管设置于采气井内，采气树设置于套管的顶部，液压驱动系统与油管的下端可拆卸连接，液力驱动泵的上端连接有液压驱动系统、下端连接有防砂气锚，防砂气锚位于气液混合层，液压驱动系统能够通过液压驱动液力驱动泵吸液、排液。本发明通过使用液力驱动泵和液压驱动系统，无拉杆结构，解决了抽排过程中存在的杆管偏磨问题，可适用于大斜度井、水平井、深井等井型，能够解决产层在各种生产状态下的天然气井生产中、后期可持续正常生产问题；防砂气锚可实现防砂、气液分离和泵低沉没度甚至负沉没度强制加深排液，提高泵效。

Description

一种液力强制排采装置

技术领域

本发明涉及天然气开采的技术领域，特别是涉及一种液力强制排采装置。

背景技术

在天然气的开采过程中，目前解决井筒积液问题的主要技术方法有气举、泡排、柱塞举升、速度管柱和优化间开井等等，这些常规技术在天然气井生产的早、中期比较有效。随着天然气井生产进入中、后期，产层压力逐渐下降，产量逐渐降低，这些常规排液技术的排液效果逐渐变差，甚至完全无效，只能关井停产。

现有的机抽排液、电潜泵排液、水力活塞泵排液、喷射泵排液等均存在一些自身缺陷，致使在使用上存在很大的局限性。比如，机抽排液存在杆管偏磨问题，不适用于大斜度井、水平井；电潜泵等排液不适合于井下供液不足的井。

为满足适合多种井型、宽泛的产层生产状态以及安全可靠、使用寿命长、成本低等现场生产需求，本亟需研究设计一种适用范围广的强制排采装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种液力强制排采装置，以解决上述现有技术存在的问题，使强制排采装置可适用于大斜度井、水平井，对天然气的开采提效增产。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种液力强制排采装置，包括采气树、油管、套管、液力驱动泵、液压驱动系统和防砂气锚，所述油管套设于所述套管内，所述套管设置于采气井内，所述采气树设置于所述套管的顶部，所述液压驱动系统与所述油管的下端可拆卸连接，所述液力驱动泵的上端连接有所述液压驱动系统、下端连接有所述防砂气锚，所述防砂气锚位于气液混合层，所述液压驱动系统能够通过液压驱动所述液力驱动泵吸液、排液。

优选的，所述液力驱动泵包括活塞缸、柱塞和泵筒，所述活塞缸的活塞上腔和活塞下腔分别通过液力通道与所述液压驱动系统连通，所述泵筒连接于所述活塞缸的下端，所述柱塞贯穿所述活塞缸内的活塞和所述活塞缸的底部且延伸至所述泵筒内，所述柱塞的两端和所述泵筒的下端分别设置有一阀门，所述泵筒通过所述柱塞和所述阀门能够与所述活塞上腔连通。

优选的，所述阀门为游动阀。

优选的，所述液力通道包括所述套管、中心管和缸外筒，所述活塞缸的缸筒套设于所述缸外筒内，所述缸筒和所述缸外筒的上端均通过一过桥接头与所述套管连接、下端均通过一转接头与所述泵筒连接，所述中心管套设于所述套管内且与所述过桥接头连接，所述缸筒的底部设置有径向的过流孔，所述过流孔与所述活塞下腔连通，所述过桥接头上设置有上腔连通孔和下腔连通孔，所述套管和中心管之间的环腔通过所述上腔连通孔与所述活塞上腔连通并形成上腔通道，所述缸外筒和所述缸筒之间的环腔通过所述下腔连通孔与所述中心管连通并形成下腔通道。

优选的，所述泵筒的外侧套设有一泵外筒，所述泵外筒的上端与所述转接头连接、下端通过一尾管与所述防砂气锚连接。

优选的，所述液压驱动系统包括电磁换向阀、增压泵、溢流阀和水箱，所述上腔通道和所述下腔通道分别通过管路与所述电磁换向阀的一端连通，所述电磁换向阀的另一端分别通过进液管路和排液管路与所述水箱连通，所述进液管路上设置有所述增压泵和所述溢流阀。

优选的，所述进液管路上依次设置有蓄能器、单向阀、所述溢流阀和所述增压泵；所述电磁换向阀为二位四通电磁阀；所述增压泵为高压柱塞水泵。

优选的，所述防砂气锚包括外筒、螺旋通道、放气阀和防砂管，所述螺旋通道套设于所述外筒内，所述外筒内设置有一隔板，所述螺旋通道固定于所述隔板上，所述外筒的下端连接有所述防砂管，所述螺旋通道包括内筒、螺旋叶片和中心筒，所述内筒和所述中心筒共轴线连接于所述隔板上，所述内筒的筒壁上焊接有螺旋叶片，所述外筒的顶部设置有若干个所述放气阀。

优选的，所述防砂管的下端连接有一下接头，所述外筒的上端连接有上接头，所述下接头用于连接另一个所述防砂管或者丝堵。

优选的，所述防砂管的侧壁上均布有若干个格栅镂空孔，所述防砂管内设置有螺旋绕丝，所述螺旋绕丝能够将所述格栅镂空孔分隔成更小的筛孔。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明通过使用液力驱动泵和液压驱动系统，无传统拉杆结构，解决了大斜度井、水平井、深井等多种井型抽排存在的杆管偏磨等问题，可适用于大斜度井、水平井、深井等多种井型，能够解决产层在各种生产状态下的天然气井生产中、后期可持续正常生产问题；防砂气锚可实现防砂、气液分离和泵低沉没度甚至负沉没度强制加深排液，提高泵效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中液力强制排采装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中液力驱动泵的结构示意图；

图3为本发明实施例中过桥接头的结构示意图；

图4为本发明实施例中防砂气锚的结构示意图；

其中：1-套管，2-油管，3-中心管，4-液力驱动泵，5-尾管，6-防砂气锚，7-采气树，8-输气管道，9-进液管路，10-管道，11-电磁换向阀，12-蓄能器，13-单向阀，14-高压柱塞水泵，15-溢流阀，16-排液管路，17-水箱，18-排水管，401-过桥接头，402-缸外筒，403-缸筒，404-转接头，405-泵外筒，406-泵筒，407-活塞，408-柱塞，409-活塞上腔，410-游动阀，411-活塞下腔，412-上腔连通孔，413-下腔连通孔，414-下腔通道，415-过流孔，601-上接头，602-放气阀，603-外筒，604-螺旋叶片，605-中心筒，606-内筒，607-防砂管，608-下接头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种液力强制排采装置，以解决现有技术存在的问题，使强制排采装置可适用于大斜度井、水平井，对天然气的开采提效增产。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图4所示：本实施例提供了一种液力强制排采装置，包括采气树7、油管2、套管1、液力驱动泵4、液压驱动系统和防砂气锚6，油管2套设于套管1内，套管1设置于采气井内，采气树7设置于套管1的顶部，液压驱动系统与油管2的下端可拆卸连接，液力驱动泵4的上端连接有液压驱动系统、下端连接有防砂气锚6，防砂气锚6位于气液混合层，液压驱动系统能够通过液压驱动液力驱动泵4吸液、排液。油管2与套管1之间的环空通过采气树7与输气管道8连通，形成天然气井中产气层采出的天然气流出通道。油管2与中心管3之间的环空通过采气树7与管道10连通，建立起井下液力驱动泵4与地面系统之间的液流通道，中心管3通过采气树7与管道10连通，建立起井下液力驱动泵4与地面系统之间的液流通道。

作为优选的实施方式，本实施例中液力驱动泵4包括活塞缸、柱塞408和泵筒406，活塞缸的活塞上腔409和活塞下腔411分别通过液力通道与液压驱动系统连通，泵筒406连接于活塞缸的下端，柱塞408贯穿活塞缸内的活塞407和活塞缸的底部且延伸至泵筒406内，柱塞408的两端和泵筒406的下端分别设置有一阀门，泵筒406通过柱塞408和阀门能够与活塞上腔409连通。阀门为游动阀410，可随柱塞408作往复运动可将泵内液体排出的单向球阀，柱塞408两端的游动阀和泵筒406下端的游动阀在柱塞408运行时的启闭动作相反。

作为优选的实施方式，本实施例中液力通道包括套管1、中心管3和缸外筒402，活塞缸的缸筒403套设于缸外筒402内，缸筒403和缸外筒402的上端均通过一过桥接头401与套管1连接、下端均通过一转接头404与泵筒406连接，中心管3套设于套管1内且与过桥接头401连接，缸筒403的底部设置有径向的过流孔415，过流孔415与活塞下腔411连通，过桥接头401上设置有上腔连通孔412(斜孔)和下腔连通孔413(直孔)，四个连通孔沿周向均布，套管1和中心管3之间的环腔通过上腔连通孔412与活塞上腔409连通并形成上腔通道，为活塞上腔409提供水源的流通，缸外筒402和缸筒403之间的环腔通过下腔连通孔413与中心管3内连通并形成下腔通道414，为活塞下腔411提供水源的流通。泵筒406的外侧套设有一泵外筒405，泵外筒405的上端与转接头404连接、下端通过一尾管5与防砂气锚6连接，深抽复合加长尾管设计，由尾管5和防砂气锚6组成，实现防砂、气液分离和泵低沉没度甚至负沉没度强制加深排液，提高泵效。柱塞408的上端与活塞407连接且设置有游动阀410，柱塞408的下端也设置有游动阀410，活塞407在缸筒403内滑动，活塞407将缸筒403的内腔分隔为活塞上腔409和活塞下腔411，柱塞408在泵筒406内滑动，在泵筒406的下端也设置有游动阀410。液力驱动泵4的上冲程采取往中心管3内注入高压水、下冲程采取往中心管3与油管2的环空注入高压水的驱动方式，有益于下井管柱和地面设备的安全稳定运行；无拉杆的双阀液力驱动泵举升，解决了大斜度井、水平井、深井等多种井型抽排存在的杆管偏磨等问题。

作为优选的实施方式，本实施例中液压驱动系统包括电磁换向阀12、增压泵14、溢流阀15和水箱17，上腔通道和下腔通道414分别通过管路10与电磁换向阀12的一端连通，电磁换向阀12的另一端分别通过进液管路9和排液管路16与水箱17连通，进液管路9上设置有增压泵14和溢流阀15，水箱17连通有排水管18，以便水箱17内的水可以排出。进液管路9上依次设置有蓄能器12、单向阀13、溢流阀15和增压泵14，实现高压柱塞水泵的出水单向流动和平稳运行。其中，电磁换向阀12为二位四通电磁阀，增压泵14为高压柱塞水泵。在高压柱塞水泵与单向阀之间连接溢流阀旁通管道，溢流阀旁通管道与水箱17连通，可避免设备运行不畅、堵塞时，压力过大造成液力驱动泵4故障。

作为优选的实施方式，本实施例中防砂气锚6包括外筒603、螺旋通道、放气阀602和防砂管607，螺旋通道套设于外筒603内，外筒603内设置有一隔板，螺旋通道固定于隔板上，外筒603的下端连接有防砂管607，螺旋通道包括内筒606、螺旋叶片604和中心筒605，内筒606和中心筒605共轴线连接于隔板上，内筒606的筒壁上焊接有螺旋叶片604，外筒603的顶部设置有若干个放气阀602，外筒603的上端连接有上接头601，放气阀602连通套管1与油管2之间的环腔，天然气进入套管1与油管2之间的环腔后与采气树7上的输气管道8连通，可将天然气采出。防砂管607的下端连接有一下接头608，下接头608用于连接另一个防砂管607或者丝堵，便于根据过滤效果，适当添加防砂管607。防砂管607的侧壁上均布有若干个格栅镂空孔，防砂管607内设置有螺旋绕丝，螺旋绕丝能够将格栅镂空孔分隔成更小的筛孔，使过滤效果更好，避免堵塞阀门或管道。防砂气锚6可在泵下屏蔽地层出砂进入泵筒406内，同时进行气液分离，减少气体进入泵筒406，尽可能让气体通过油套环空到达地面输气管道8进行生产；还可以采用现有技术中的结构，只要能实现滤砂和气液分离即可。地层流体通过防砂管607过滤后进入防砂气锚6内，液体经中心管3上行，通过尾管5进入液力驱动泵4内，举升到达地面排液管路16排出，气液混合流体经螺旋通道604分离，气体通过放气阀602进入油套环空到达地面输气管道8排出进行生产，液体向下回流通过中心管3、尾管5后进入泵筒406举升排采。

防砂气锚6的作用是在泵下屏蔽地层出砂进入泵筒406内，同时进行气液分离，减少气体进入泵筒406，尽可能让气体通过油套环空到达地面输气管道8进行生产。地层流体通过防砂管607过滤后进入防砂气锚6内，液体经中心筒605上行，通过尾管5进入液力驱动泵4内，举升到达地面排液管路10排出，气液混合流体经螺旋通道604分离，气体通过放气阀602进入油套环空到达地面出气管道8排出进行生产，液体向下回流通过中心筒605、尾管5后进入泵筒406举升排采。

本实施例的液力强制排采装置的具体工作过程如下：

当液力驱动泵4上冲程时，电磁换向阀11的A端进水口与C端进出水口连通，同时，电磁换向阀11的B端出水口与D端进出水口连通，高压柱塞水泵泵出的高压水动力液经过进液管路9上的单向阀13、蓄能器12和电磁换向阀11的A端进水口和C端进出水口，再通过管道10经过采气树7和中心管3、过桥接头401的过下腔连通孔413、下腔通道414、转接头404的过流孔415进入活塞下腔411，液压力作用于活塞407的下端面，推动活塞407上行，在活塞407的带动下，柱塞408同步向上运动，柱塞408两端的游动阀410在产出液柱压力的作用下关闭，泵筒406下端的游动阀4101在井口回压和动液面压力的作用下打开，井液经柱塞408内腔、活塞上腔409、过桥接头401的上腔通道412、油管2与中心管3之间的环空，再经过采气树7进入管道10、电磁换向阀11的D端进出水口、电磁换向阀11的B端出水口、排液管路16进入水箱17，液力驱动泵4实现排液。

液力驱动泵4下冲程时，电磁换向阀11的A端进水口与D端进出水口连通，同时，电磁换向阀11的B端出水口与C端进出水口连通，高压柱塞水泵泵出的高压水动力液经过单向阀13、电磁换向阀11的A端进水口、电磁换向阀11的D端进出水口、管道10、再经过采气树7和油管2与中心管3之间的环空、过桥接头401的过桥通道412进入活塞上腔409，液压力作用于活塞407的上端面，推动活塞407下行，此时，液力驱动泵4的游动阀410关闭，柱塞408两端的游动阀410打开，泵筒406内的井液经过游动阀410进入柱塞408内腔和活塞上腔409，同时，电磁换向阀11的C端进出水口与B端出水口连通，活塞下腔411内的高压水经过过流孔415、下腔通道414、下腔连通孔413、中心管3，再经过采气树7进入管道10、电磁换向阀11的C端进出水口、电磁换向阀11的B端出水口、排液管路16返回水箱17，液力驱动泵4实现吸液。液力驱动泵4的活塞407如此上下反复运动，交替完成排液和吸液过程。

本实施例的液力强制排采装置设置双阀液力驱动泵举升，无传统拉杆结构，解决了大斜度井、水平井、深井等多种井型抽排存在的杆管偏磨等问题；井下液力驱动泵4的上冲程采取往中心管3内注入高压水、下冲程采取往中心管3与油管2的环空注入高压水的驱动方式，有益于下井管柱和地面设备的安全稳定运行；深抽复合加长尾管的设计，实现防砂、气液分离和泵低沉没度甚至负沉没度强制加深排液，提高泵效；可适用于大斜度井、水平井、深井等多种井型，能够解决产层在各种生产状态下的天然气井生产中、后期可持续正常生产问题。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种液力强制排采装置，其特征在于：包括采气树、油管、套管、液力驱动泵、液压驱动系统和防砂气锚，所述油管套设于所述套管内，所述套管设置于采气井内，所述采气树设置于所述套管的顶部，所述液压驱动系统与所述油管的下端可拆卸连接，所述液力驱动泵的上端连接有所述液压驱动系统、下端连接有所述防砂气锚，所述防砂气锚位于气液混合层，所述液压驱动系统能够通过液压驱动所述液力驱动泵吸液、排液。

2.根据权利要求1所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述液力驱动泵包括活塞缸、柱塞和泵筒，所述活塞缸的活塞上腔和活塞下腔分别通过液力通道与所述液压驱动系统连通，所述泵筒连接于所述活塞缸的下端，所述柱塞贯穿所述活塞缸内的活塞和所述活塞缸的底部且延伸至所述泵筒内，所述柱塞的两端和所述泵筒的下端分别设置有一阀门，所述泵筒通过所述柱塞和所述阀门能够与所述活塞上腔连通。

3.根据权利要求2所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述阀门为游动阀。

4.根据权利要求2所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述液力通道包括所述套管、中心管和缸外筒，所述活塞缸的缸筒套设于所述缸外筒内，所述缸筒和所述缸外筒的上端均通过一过桥接头与所述套管连接、下端均通过一转接头与所述泵筒连接，所述中心管套设于所述套管内且与所述过桥接头连接，所述缸筒的底部设置有径向的过流孔，所述过流孔与所述活塞下腔连通，所述过桥接头上设置有上腔连通孔和下腔连通孔，所述套管和中心管之间的环腔通过所述上腔连通孔与所述活塞上腔连通并形成上腔通道，所述缸外筒和所述缸筒之间的环腔通过所述下腔连通孔与所述中心管连通并形成下腔通道。

5.根据权利要求4所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述泵筒的外侧套设有一泵外筒，所述泵外筒的上端与所述转接头连接、下端通过一尾管与所述防砂气锚连接。

6.根据权利要求4所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述液压驱动系统包括电磁换向阀、增压泵、溢流阀和水箱，所述上腔通道和所述下腔通道分别通过管路与所述电磁换向阀的一端连通，所述电磁换向阀的另一端分别通过进液管路和排液管路与所述水箱连通，所述进液管路上设置有所述增压泵和所述溢流阀。

7.根据权利要求6所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述进液管路上依次设置有蓄能器、单向阀、所述溢流阀和所述增压泵；所述电磁换向阀为二位四通电磁阀；所述增压泵为高压柱塞水泵。

8.根据权利要求1所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述防砂气锚包括外筒、螺旋通道、放气阀和防砂管，所述螺旋通道套设于所述外筒内，所述外筒内设置有一隔板，所述螺旋通道固定于所述隔板上，所述外筒的下端连接有所述防砂管，所述螺旋通道包括内筒、螺旋叶片和中心筒，所述内筒和所述中心筒共轴线连接于所述隔板上，所述内筒的筒壁上焊接有螺旋叶片，所述外筒的顶部设置有若干个所述放气阀。

9.根据权利要求8所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述防砂管的下端连接有一下接头，所述外筒的上端连接有上接头，所述下接头用于连接另一个所述防砂管或者丝堵。

10.根据权利要求8所述的液力强制排采装置，其特征在于：所述防砂管的侧壁上均布有若干个格栅镂空孔，所述防砂管内设置有螺旋绕丝，所述螺旋绕丝能够将所述格栅镂空孔分隔成更小的筛孔。